PROGRAM OSTRAVA VÝSLEDKY VÝZKUMU 2010

Transkript

1 PROGRAM OSTRAVA VÝSLEDKY VÝZKUMU 2010 Radim J. Šrám Ústav experimentální mediciny AV ČR, v.v.i., Praha KŽP AV ČR, Praha,

2 ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ 2009 (ČHMÚ) Lokalita PM10 µg/m 3 PM2.5 µg/m 3 B[a]P ng/m 3 Ostrava-Poruba 34.0 ± ± ±1.0 Ostrava-Bartovice 47.6 ± ± ±4.2 Karviná 44.7±36.8 X 7.4±2.0 Havířov 43.9±35.9 X X Praha-Smíchov 30.5± ± ± 0.4 Praha-Libuš 25.4± ± ± 0.4 České Budějovice 23.0± ± ± 0.5 Prachatice 31.8 ± ± ±2.1 x -neměřeno

3 VÝZNAM k-pau VE ZNEČIŠTĚNÉM OVZDUŠÍ RIZIKO PRO LIDSKÉ ZDRAVÍ výsledky plodnost respirační kardiovaskulární těhotenství mužů nemocnost dětí, onemocnění, (IUGR, LBW, psychický cukrovka, působí jako ED) vývoj nádory

4 VÝSLEDKY MOLEKULÁRNĚ EPIDEMIOLOGICKÝCH STUDIÍ (genomová frekvence translokací-fish, mikrojadérka, fragmentace DNA ve spermiích) koncentrace >1 ng B[a]P/m 3 v ovzduší RIZIKO PRO LIDSKÉ ZDRAVÍ (WHO Bonn )

5 POŠKOZENÍ GENOMU POČÁTEK NEMOCI NUTNOST PREVENCE!

6 B[a]P 2008 Prague Concentrations (ng/m 3 ) < 0.4 > > > > % 9.2 % 3.7 % 2.7 % 0.9 % Ostrava Prague

7

8 Měsíční průměry koncentrace benzo[a]pyrenu 40 Bartovice (Ostrava) ng/m Vliv na 15 výsledky těhotenství Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Fragmentace DNA spermií 7.5 Roční limit ( ): 1 ng/m 3

9 PROGRAM OSTRAVA Projekt AIRGEN Projekt AIRTOX (MŽP ČR č. SP/1b3/8/08) (MŠMT ČR č. 2B08005)

10 PROGRAM OSTRAVA 1) Zdravotní stav dětí 2) Studium vlivu genetické výbavy na astma u dětí 3) Molekulárně-epidemiologická studie: vliv znečištěného ovzduší na lidský organismus 4) Studie in vitro: studium mechanismů toxického působení látek vázaných na respirabilních prachových částicích

11 STŘEDNÍ DÉLKA ŽIVOTA V LETECH

12 Průměrné roční koncentrace PM 10 [µg/m 3 ] v okresech MS kraje, v Praze a v Teplicích Frýdek-Místek Karviná Ostrava Opava N.Jičín Praha-Libuš Teplice

13 77 Střední délka života ve zneč. a čistší oblasti MSK, v Praze, v pánvi ÚK a ČR muži Střední délka života znečištěné čistší Praha pánev ČR

14 Střední délka života při narození ve zneč. a čistší oblasti MSK, v Praze,pánvi ÚK a ČR ženy í délka života Střední znečištěné čistší Praha pánev ČR

15 ASTHMA BRONCHIALE U DĚTÍ

16 ASTMATICKÉ A ALERGICKÉ DĚTI OSTRAVA BARTOVICE (%) Astma Alergie

17 OSTRAVA PROGRAM ASTHMA BRONCHIALE A BIOMARKERY Radvanice a Bartovice dětí s diagnostikovaným asthma bronchiale a 100 dětí bez alergie, věk 6-15 let Kontrolní děti z okresu Praachatice, stejný počet a věkové rozmezí Genetické polymorfismy (768 genů- metabolism, DNA repair, imunitní systém, Illumina chips) Genová exprese (celý genom, Illumina chips) Oxidativní poškození (8-oxodG, 15-F2T-isoP, proteiny) PAU-DNA adukty ze slin Vitamins A, E Kotinin

18 PRVNÍ PŘÍZNAKY ASTHMA BRONCHIALE V ZÁVISLOSTI NA VĚKU Prachatice Ostrava počet dět tí < věkový interval - roky

19 VZTAH GENOVÉ EXPRESE KASTMATU Průduškové astma je komplexní onemocnění. Mezi hlavní faktory ovlivňující vznik a vývoj astmatu patřígenetická predispozice a životní prostředí a jejich interakce Cíl studie: Porovnání exprese (aktivity)genů astmatických a kontrolních dětí žijících ve znečištěné oblasti (Ostrava) sexpresí genů astmatických a kontrolních dětí žijících v čisté oblasti(prachaticko).

20 ANALÝZA GENOVÉ EXPRESE Princip čipové technologie Human HT-12 v3 Expression BeadChip 12 pozic pro 12 různých vzorků; detekce transkriptů téměř celého lidského genomu současně( prób pro stejný počet transkriptů) próba = fragment DNA, představuje 1 gen transkripty značení fluorescenční barvou + vazba na příslušné (komplementární) próby Illumina Beadstation 500 GX detekce intenzity fluorescenčního signálu jednotlivých prób čím větší intenzita signálu větší počet transkriptů větší aktivita genu

21 HIEARARCHICAL CLUSTERING OF DIFFERENTIALLY EXPRESSED GENES IN ASTHMATIC (red) AND HEALTHY (green) CHILDREN SAMPLES Color Key Row Z-Score SMOX HBQ1 HOXB2 FBN2 C5orf4 MARCH2 SMOX ITGA2B LIMS PTPRC TMEM158 HIST1H3 F2RL CLEC12A TNNC2 SCGB1C1 MYL9 LRRC37 PTPRC ITPRIPL2 CDC2L2 SMC6 FCF1 TMEM51 RRM2B LOC LOC TMEM1764 NKX3-1 SH3BGRL2 LCN2 ACTA2 CYP27A ERAP2 VAV3 GSTM2 GSTM1 Gp9 LEPROT RPS23 FGFBP2 PRKAR1A

22 Analysis of transcriptomics data from children with asthma 2 nd report Dr. Hans Gmuender, Scientific Consultant Genedata AG, Basel July, 2010

23 Comparison of no asthma or asthma results from the two regions There is a significant amount of differentially expressed genes comparing the 2 no asthma or the 2 asthma groups, respectively, indicating a strong region effect The Venn diagrams below show the number of significant transcripts obtained with these two comparisons and with the disease-independent comparison control vs. Ostrava P-value 0.01 P-value 0.01 fold change 1.5 no asthma control vs. no asthma Ostrava asthma control vs. asthma Ostrava no asthma control vs. no asthma Ostrava asthma control vs. asthma Ostrava control vs. Ostrava control vs. Ostrava

24 Comparison of no asthma vs. asthma t-test results In the Venn diagrams shown below, the t-test results obtained using all experiments either with a p-value cutoff of 0.01 or a p-value cutoff of 0.01 and at least a 1.5 fold change are compared no asthma vs. asthma P-value 0.01 P-value 0.01 fold change 1.5 no asthma vs. asthma control region no asthma vs. asthma no asthma vs. asthma control region genes specific for asthma in Prachatice no asthma vs. asthma Ostrava genes specific for asthma in Ostrava no asthma vs. asthma Ostrava no genes common for both regions

25 Závěr Výsledky prokazují deregulaci genů, která je specifická pro onemocnění, i pro sledovanou oblast Deregulace genů u astmatických dětí je rozdílná mezi znečištěnou a kontrolní oblastí. V každé oblasti byly pozorovány specifické deregulované geny při srovnání astmatických a kontrolních dětí: 17 transkriptů v kontrolní oblasti, 12 transkriptův znečištěné oblasti. Při srovnání astmatických a kontrolních skupin byl pozorován významný vliv oblasti (92 a 57 transkriptů s > 1.5 násobnou změnou).

26 Souhrn Asthma bronchiale na Prachaticku alergickýtyp astmatu, odpověď na alergen. Asthma bronchiale vostravě-nealergickýtyp astmatu, vyvolániritanty znečištěné ovzduší, ETS, virové infekce.

27 MOLEKULÁRNĚ EPIDEMIOLOGICKÁ STUDIE

28 PROGRAM OSTRAVA MOLEKULÁRNĚ EPIDEMIOLOGICKÁ STUDIE skupiny: 1. Městští strážnici v Praze (kontroly, N = 65) 2. Úředníci v Ostravě (indoor, N = 70) 3. Městští strážnici v Karviné (N = 23) 4. Městští strážnici v Havířově (N = 20) 5. Dobrovolníci v Ostravě-Radvanicích (N=28)

29 HUMAN STUDIESAND BIOMARKERS OF EXPOSURE, EFFECT AND SUSCEPTIBILITY PM2.5 Stationary monitoring DNA adducts by 32 P-postlabeling c-pahs Personal monitoring Stationary monitoring VOC Personal monitoring Stationary monitoring Cotinine Chromosomal aberrations FISH, micronuclei Oxidative damage 8-oxodG, 15-F2T-isoP, proteins, SCGE Triglycerids, Total, HDL and LDL cholesterol Genetic polymorphisms Vitamins A, C, E Gene expression

30 PERSONÁLNÍ ODBĚRY OSTRAVSKO B[a]P 14.6 ng/m 3

31 Koncentrace PM2.5 ze stacionárního měření HiVol v Ostravě, Karviné, Praze a Třeboni /2010 Ostrava-Bartovice 12/2009 Karviná 3/2010 Ostrava-Poruba 2/2010 Praha-Libuš (PM10) 12/2009 Třeboň m 3 µg/m dny

32 Koncentrace B[a]P ze stacionárního měření HiVol v Ostravě, Karviné, Praze a Třeboni ng/m /2010 Ostrava-Bartovice 12/2009 Karviná 3/2010 Ostrava-Poruba 2/2010 Praha-Libuš (PM10) 12/2009 Třeboň dny

33 Průměrné hodnoty personální expozice karcinogenním PAU v zimě roku 2010 na jednotlivých lokalitách Praha Karviná Havířov Radvanice a Bartovice Ostrava m 3 ng/m BaA BaP BbFlu BghiP BkFlu Chry DahA IcdP

34 Autoradiographs of thin layer chromatograms with DNA adduct pattern of: DNA isolated from lymphocytes of subject sampled in January 2004 (1 st sampling period) Water blank Positive control (DNA isolated from the lung of rats intraperitoneally treated with 100 mg B[a]P/kg b.w.)

35 DNA adukty N B[a]P ng/m 2 DNA adukty/10 8 nukleotidů B[a]P like Celkové Praha ± ± ± ± ± ±0.47 Ostravsko ±2.60* 14.8 ±13.3* 0.28 ±0.08* 0.16 ±0.06* 1.37 ± ±0.33* Kontrola ± ± ±0.20

36 CYTOGENETIC ANALYSIS FISH analysis t(ab);t(ab);t(ba) Three translocations between chromosome 1 and unpainted chromosomes

37 GENOMOVÁ FREKVENCE TRANSLOKACÍ FISH N B[a]P ng/m 2 % AB.B. F G/ Praha ± ± ± ± ± ±1.03 Ostravsko ± ±13.3* 0.26 ± ± ± ±1.18 Kontrola ± ± ±1.01

38 Hladiny 15-F2t-IsoP vkrevní plasmě vzimním období 2009 a 2010 vpraze a na Ostravsku. Lokalita Praha (N=65) Ostravsko (N=100) Zima 2009 Zima 2010 Zima 2009 Zima 2010 Průměr Směrodatná odchylka Median Minimum Maximum Porovnání lokalit (Praha vs. Ostravsko) v rámci období (p) <0.001 Porovnání období (2009 vs. 2010) v rámci lokality (p) <0.001

39 VÝZNAM OXIDAČNÍHO POŠKOZENÍ U DOSPĚLÝCH ZVYŠUJE VÝSKYT: nádorových onemocnění aterosklerosy diabetes Alzheimerovy demence URYCHLUJE PROCES STÁRNUTÍ

40 MICRONUCLEI

41 FREKVENCE MIKROJADÉREK (vliv 3-týdenního pobytu na Ostravsku, leden 2010) Skupiny N (6000 b./osobu) % AB.B. S MN MN/1000 kontrolní exponovaná I.odběr II.odběr I.odběr II.odběr ± ± ± ± ± ± ± ±6.49 * * p < 0.05

42 FREKVENCE GENOMOVÝCH TRANSLOKACÍ (FISH) (vliv 3-týdenního pobytu na Ostravsku, leden 2010) Skupiny N (5000 b./osobu) % F G /100 % AB.B. kontrolní I.odběr ± ±0.05 II.odběr ± ±0.07 exponovaná I.odběr II.odběr ± ± ± ±0.30 * p < 0,05

43 ZNEČIŠTĚNÉ OVZDUŠÍ VLIV NA KVALITU SPERMIÍ

44 DNA adducts chromosomes chromatine

45 100 SCSA -Acridine Orange Stained DNA Native DNA Stainability (green fluorescence) 0 Fragmented DNA (red fluorescence) 100

46 Kvalita semene 140 * květen únor *** 0 objem koncentrace motilita vitalita morfologie * p < 0,05 *** p < 0,001

47 Vliv B[a]P na fragmentaci DNA ve spermiích (J. Rubeš 2010) B[ [a]p ng/m DFI % Vysoký DFI % květen únor květen únor 0 květen únor N = 49 ddfi ddfi ddfi HDS < 15% 15 30% >30% >15% květen 42 květen 3 květen 4 květen 12 únor 34 únor 12 únor 3 únor 9

48

49

50

51

52 ArcelorMittal, Hamilton Canada kpau 1 16 ng/m 3 (B[a]P ng/m 3 )

53

54 RIZIK

55 OTÁZKY VZTAH DÁVKY A ÚČINKU? MOŽNÁ ADAPTIVNÍ ODPOVĚĎ

56 ZÁVĚR Znečištěné ovzduší při koncentraci > 1 ng B[a]P/m 3 DNA adukty 32-postlabelling Genomovou frekvenci translokací Frekvenci jadérek Fragmentaci DNA ve spermiích

57 SOUČASNÁ SITUACE V MSK 1) Monitorování znečištění ovzduší 2) Popis zdrojů? 3) Ovlivnění zdravotního stavu? 4) Hodnocení zdravotních rizik z ovzduší?

58 ŘEŠENÍ V MSK? 1) 2) 3) 4) Využít zkušeností z Programu Teplice a Porůří (SRN) Analýza zdrojů znečištění ovzduší v MSK Zhodnocení zdravotních rizik pro populaci Návrh opatření k zajištění směrnic EU

59 NÁVRH OPATŘENÍ V MSK 1) 2) 3) 4) Strategické řešení kvality ovzduší na základě účasti českých i polských zdrojů -společné řešení pro MSK a Katowické vojvodství Nutnost řešení sekundární prašnosti Program snížení emisí z průmyslových zdrojů, dopravy a lokálních topenišť Program kompenzačních opatření pro děti ze zatížených lokalit

60 NÁVRH OPATŘENÍ V MSK 1) 2) 3) Připravit v gesci MŽP ČR Program Slezsko (Ostrava?) na období Studovat vliv navržených opatření ke snížení znečištění ovzduší na vybrané skupiny populace, zejména děti Tyto skupiny opakovaně vyšetřit v r a 2014, aby bylo možné ověřit účinnost prováděných opatření na ovlivnění zdravotního stavu

61 PODĚKOVÁNÍ O. E. M. F. H. A. B. A. P. A. Beskid Dejmková Dostál Kotěšovec Líbalová Milcová Novotná Pastorková Rössner, Jr. Rössnerová J. E. J. J. I. M. O. V. N. J. L. Rubeš Rychlíková Schmuczerová Skorkovský Solanský Špátová Štveráková Švecová Tabashidze Topinka Tulupova L. Z. E. Holý Pokorná Schallerová KÚ Ostrava MP Karviná MP Havířov MP Praha 1 a 5 Dobrovolníci z Radvanic

62 PODĚKOVÁNÍ Podpořeno granty MŽP ČR Projekt AIRGEN (čís. SP/1b3/8/08) MŠMT ČR Projekt AIRTOX (čís. 2B08005)